JP2002043304A

JP2002043304A - プラズマ処理方法及び装置並びに成膜方法

Info

Publication number: JP2002043304A
Application number: JP2000217622A
Authority: JP
Inventors: Shigeru Ota; 殖太田; Masanari Koseki; 勝成小関
Original assignee: Applied Materials Inc
Current assignee: Applied Materials Inc
Priority date: 2000-07-18
Filing date: 2000-07-18
Publication date: 2002-02-08

Abstract

(57)【要約】【課題】プラズマ処理プロセスで発生し得るパーティ
クルを十分に低減でき、基体のプラズマ処理によって生
産される基板生産物の歩留まりを向上できるプラズマ処
理方法及び装置並びに成膜方法を提供する。【解決手段】本発明によるプラズマ処理方法（成膜方
法）においては、本発明のＣＶＤ装置１のチャンバ２内
にウェハＷを収容し、チャンバ２内にＳｉＨ₄ガス等を
供給し、ウェハＷにＤＣ電圧を印加しながらＲＦジェネ
レータ１４ａ，１４ｂからの高周波の印加によってチャ
ンバ２内にプラズマを形成させて成膜を行った後、ウェ
ハＷを帯電させた状態でＲＦジェネレータ１４ａの出力
を降下させてプラズマ密度を低下させ、その後にウェハ
Ｗから電荷を除去する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、プラズマ処理方法
及び装置並びに成膜方法に関し、特に、基体をプラズマ
によって処理するプラズマ処理方法及び装置、並びに、
基体上に膜を形成せしめる成膜方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、例えばプラズマＣＶＤ（Chemical
Vapor Deposition；化学的気相成長）法を用いた成膜
方法等においては、ウェハ上にパーティクルと呼ばれる
異物が落下して付着することがあった。こうなると、成
膜したウェハが製品として成立し難くなり、そのために
歩留まりが低下してしまうという問題があった。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】ところで、本発明者ら
の検討によれば、このようなパーティクルのなかには、
チャンバ内の機械部品の摩耗等に起因するものがあると
考えられる。特に、成膜プロセス中に発生するパーティ
クルの大部分は、チャンバ内のウェハ以外の場所に形成
された膜をクリーニングする際にチャンバ内に残留して
しまういわゆる「クリーニング残り」によるものと推定
される。或いは、成膜プロセスの終了時にチャンバ内に
残留する未反応の反応ガスがパーティクルとなり得る可
能性も否定できない。いずれにしても、成膜したウェハ
等の半導体装置の生産性及び経済性を向上させる観点か
ら、このようなパーティクルを低減することが切望され
ていた。

【０００４】そこで、本発明はこのような事情に鑑みて
なされたものであり、プラズマ処理プロセスで発生し得
るパーティクルを十分に低減でき、基体のプラズマ処理
によって生産される基板生産物の歩留まりを向上できる
プラズマ処理方法及び装置並びに成膜方法を提供するこ
とを目的とする。

【０００５】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明者は鋭意研究を重ねた結果、パーティクルの
発生には複数の形態（モード）があり、チャンバ内に導
入するプラズマのＯＮ／ＯＦＦのタイミングによりパー
ティクルの発生頻度が異なる傾向にあることを見出し
た。そして、この知見に基づき、プラズマＣＶＤチャン
バに成膜ガスを供給したり供給を停止する際に、チャン
バ内に形成させるプラズマの状態を調節することによ
り、パーティクルの発生量を有意に低減できることを更
に見出し、本発明を完成するに至った。

【０００６】すなわち、本発明によるプラズマ処理方法
は、基体をプラズマによって処理する方法であって、チ
ャンバ内に基体を収容する基体収容工程と、チャンバ内
に所定のガスを供給するガス供給工程と、チャンバ内に
プラズマを生成せしめるプラズマ形成工程と、基体に直
流電圧を印加する電圧印加工程と、電圧印加工程を実施
した後に、基体に残存する電荷をその基体から除去する
電荷除去工程と、電圧印加工程の実施中においてガス供
給工程を終了した時点から電荷除去工程を実施する前
に、プラズマの密度を、所定の第１のプラズマ密度から
その第１のプラズマ密度よりも小さい第２のプラズマ密
度へと変化させるプラズマ調整工程とを備えることを特
徴とする。

【０００７】このようなプラズマ処理方法においては、
被処理体である基体がチャンバ内に収容され、そのチャ
ンバ内に例えば成膜用の反応ガスといった所定のガスが
供給される。次いで、チャンバ内にプラズマを形成させ
て、電圧印加工程において基体に静電チャックを施す。
こうして、プラズマ処理としての成膜処理を行う。

【０００８】そして、ガス供給工程の終了により成膜処
理を実質的に終えた後、プラズマ調整工程において、電
圧印加工程の実施中においてガス供給工程を終了した時
点（時）から電荷除去工程を実施する前、つまり基体に
電荷を残存した状態で、プラズマの密度を、所定の第１
のプラズマ密度から第２のプラズマ密度へと変化させ
る。ここで、従来は、基体から電荷を除去するまでプラ
ズマ密度を変化させず、その電荷を除去した後にプラズ
マを消失又は消滅させるといった方法が一般的であっ
た。これに対し、上述のプラズマ調整工程を実施するこ
とにより、従来に比して基体に付着するパーティクルを
有意に低減できることが確認された。

【０００９】これは、例えば、ウェハＷがプラズマのシ
ース電位との相対的な関係により決定される電位にある
とき、プラズマ調整工程においてプラズマ密度を変化さ
せてチャンバ内のプラズマのバランスを変動させると、
プラズマの周囲に浮遊し得るパーティクルと基体との静
電的な作用が変化することが一因と考えられる。また、
これにより、パーティクル等の基体への接近が抑制され
ると推定される。ただし、作用はこれらに限定されな
い。

【００１０】ここで、本発明における第２のプラズマ密
度は、実質的にゼロでも構わない。つまり、プラズマ調
整工程において、基体に電荷が残存している状態でプラ
ズマを消失又は消滅させても同等の作用が奏され得る。
なお、第２のプラズマ密度をゼロとせずにプラズマを維
持した場合には、帯電した状態の基体とプラズマとを接
触させることにより、極めて簡便に基体から電荷を除去
できるのでプロセス操作上好ましい。

【００１１】また、本発明における「プラズマの密度」
及び「プラズマ密度」とは、チャンバ内に形成されるプ
ラズマの一部又は全部における化学的な活性種の密度を
示すものであり、その一部又は全部において時間的又は
空間的な平均値であってもよく、そのような平均値でな
くても構わない。

【００１２】また、プラズマ調整工程が、電圧印加工程
を実施している時に、プラズマの密度を、第１のプラズ
マ密度から、その第１のプラズマ密度よりも小さく且つ
第２のプラズマ密度よりも大きい第３のプラズマ密度へ
と変化させる第１ステップと、この第１ステップを実施
した後に、プラズマの密度を、第３のプラズマ密度から
第２のプラズマ密度へと変化させる第２ステップとを有
すると好ましい。このようなプラズマ調整工程を実行す
ると、プラズマ密度がいわば二段階で低下させられる。
そして、この二段階のプラズマ密度の調整を第１ステッ
プ及び第２ステップのタイミングで実施することによ
り、パーティクルの低減効果を向上できることが確認さ
れた。

【００１３】さらに、プラズマ形成工程においては、チ
ャンバ内に高周波電力を印加する複数のプラズマ形成部
を用いてチャンバ内にプラズマを生成せしめ、プラズマ
調整工程においては、複数のプラズマ形成部のうち少な
くとも一つの出力を変化させてプラズマの密度を変化さ
せても好ましい。一部のプラズマ形成部の出力のみを変
化させたときには、プラズマの維持が確実且つ容易にな
る。他方、複数のプラズマ形成部の出力を変化させれ
ば、チャンバ内のプラズマの局所的又は全体的なバラン
スを微調整し易くなるので、所望のプラズマ調整条件を
実現し易い。

【００１４】より具体的な構成としては、チャンバとし
て、複数のプラズマ形成部が設けられた高密度プラズマ
式チャンバを用いると好適である。このように高密度プ
ラズマ式チャンバを用いると、基体を帯電させた状態で
プラズマ密度を変化させることによる上述したパーティ
クルの抑制効果がより高められると考えられる。ただ
し、作用はこれに特定されるものではない。

【００１５】また、本発明によるプラズマ処理装置は、
本発明のプラズマ処理方法を有効に実施するための装置
である。すなわち、基体をプラズマによって処理するも
のであり、基体が収容されるチャンバと、チャンバ内に
所定のガスを供給するガス供給部と、チャンバ内に高周
波電力を印加してチャンバ内にプラズマを生成させるプ
ラズマ形成部と、基体に直流電圧を印加することが可能
な電圧印加部と、基体に残存する電荷を除去する電荷除
去部と、プラズマ形成部に接続されており、プラズマの
密度が所定の値となるようにプラズマ形成部からの高周
波電力の出力を調節する制御部とを備えることを特徴と
する。

【００１６】さらに、本発明のプラズマ処理装置は、プ
ラズマ形成部を複数有しており、制御部が複数のプラズ
マ形成部のうち少なくとも一つの高周波電力の出力を調
節するものであってもよい。

【００１７】また、本発明による成膜方法は、本発明の
プラズマ処理方法又はプラズマ処理装置を用いて有効に
実施できる方法であって、まず、基体が収容されるチャ
ンバと、チャンバ内に所定のガスを供給するガス供給部
と、チャンバ内に高周波電力を印加してチャンバ内にプ
ラズマを形成させるプラズマ形成部とを備えるプラズマ
処理装置を準備する準備工程を備える。

【００１８】それに加えて、チャンバ内に基体を収容す
る基体収容工程と、チャンバ内に所定のガスを供給する
ガス供給工程と、チャンバ内に高周波電力を印加してチ
ャンバ内にプラズマを生成せしめるプラズマ形成工程
と、基体に直流電圧を印加する電圧印加工程と、プラズ
マによって生じた上記のガス由来の活性種を基体上に供
給してその基体上に膜を形成せしめる成膜工程と、電圧
印加工程を実施した後に、基体に残存する電荷をその基
体から除去する電荷除去工程と、電圧印加工程の実施中
においてガス供給工程を終了した時点から電荷除去工程
を実施する前に、プラズマの密度を、所定の第１のプラ
ズマ密度から、第１のプラズマ密度よりも小さい第２の
プラズマ密度へと変化させるプラズマ調整工程と、膜が
形成された基体をチャンバの外部へ搬出する搬出工程と
を備える方法である。このような成膜方法によれば、基
体への成膜においてパーティクルを十分に低減可能であ
る。

【００１９】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態について
詳細に説明する。なお、同一の要素には同一の符号を付
し、重複する説明を省略する。また、上下左右等の位置
関係は、特に断らない限り、図面に示す位置関係に基づ
くものとする。

【００２０】図１は、本発明によるプラズマ処理装置の
好適な一実施形態を示す概略断面図であり、図２は、そ
の一部の構成を示すブロック図である。

【００２１】ＣＶＤ装置１（プラズマ処理装置）は、高
密度プラズマ（High Density Plasma；ＨＤＰ）式ＣＶ
Ｄ装置であって、基体としてのウェハＷを内部に導入す
るための導入口２ａを有するチャンバ２を備えている。
チャンバ２内には、ウェハＷを支持する支持部材３が設
けられ、この支持部材３の上部には、ウェハＷを固定す
るための静電チャック４が設けられている。この静電チ
ャック４には、直流電源１４ｄが接続されており、これ
ら静電チャック４と直流電源１４ｄとから電圧印加部が
構成されている。

【００２２】また、支持部材３におけるウェハＷの載置
位置の下方には、リフトピン等を有するリフト機構８
（電荷除去部）が設けられている。このリフト機構８
は、ウェハＷを持ち上げる（リフトアップする）もので
あり、後述するように、帯電したウェハＷをプラズマに
接触させてウェハＷから電荷を除去する際に使用され
る。さらに、チャンバ２の上部には、ドーム５がチャン
バ２を覆うように設置されている。このドーム５上に
は、ドーム温度を設定するヒータープレート６及びコー
ルドプレート７が置かれている。またさらに、チャンバ
２はガス導入口８ａを有しており、ドーム５にはガス導
入口８ｂが設けられている。

【００２３】これらのガス導入口８ａ，８ｂは、それぞ
れガス供給ライン１０ａ，１０ｂを介してガス供給源１
１ａ〜１１ｃに接続されており、これらのガス供給源１
１ａ〜１１ｃから所定のガスがガス導入口８ａ，８ｂを
介してチャンバ２内に供給される。ここで、ガス供給源
１１ａ〜１１ｃは、それぞれＳｉＨ₄ガス、Ｏ₂ガス及び
Ａｒガスの供給源である。ＳｉＨ₄ガス及びＯ₂ガスは、
後述する成膜工程における成膜ガス（反応ガス）として
使用される。このように、ガス供給源１１ａ，１１ｂ及
びガス供給ライン１０ａ，１０ｂからガス供給部が構成
されている。

【００２４】また、Ａｒガスは、成膜ガスとして使用さ
れると共に、チャンバ２内を洗浄するためのクリーニン
グガスのキャリアガスとしても使用される。また、ガス
供給ライン１０ａ，１０ｂには、ガス導入口８ａ，８ｂ
に供給される各ガスの量を制御する質量流量コントロー
ラ１２が設けられている。

【００２５】さらに、チャンバ２の下方には、二枚ブレ
ード式のターボスロットルバルブ２３が格納されたスロ
ットル弁チャンバ２２が、チャンバ２と連通するように
設けられている。このスロットル弁チャンバ２２の下方
には、ゲートバルブ２４を介して、チャンバ２内を真空
引きするターボ分子ポンプ２５が設置されており、ゲー
トバルブ２４を開閉することによって、スロットル弁チ
ャンバ２２とターボ分子ポンプ２５の吸気口とを連通・
隔離できるようになっている。このようなターボスロッ
トルバルブ２３、ゲートバルブ２４及びターボ分子ポン
プ２５を設けることにより、ウェハＷの処理時にチャン
バ２内の圧力が安定に制御される。

【００２６】また、ターボ分子ポンプ２５の排気口２６
は、排気配管２７を介してチャンバ２内を真空引きする
ドライポンプ２８に接続されている。また、この排気配
管２７と、スロットル弁チャンバ２２に設けられた排気
口２９とは、ラフスロットルバルブ３１を有する排気配
管３０で接続されている。これらの排気配管２７，３０
には、それぞれアイソレーションバルブ３２，３３が設
けられている。

【００２７】さらに、チャンバ２には、クリーニングガ
スの供給ライン１７を介してリアクターキャビティ１８
に接続されたガス導入口１６が設けられている。このリ
アクターキャビティ１８は、プラズマを生成するための
マイクロ波ジェネレータ１９を有すると共に、ガス供給
ライン２０を介してガス供給源１１ｃ，１１ｄと接続さ
れている。ここで、ガス供給源１１ｄは、成膜された基
体がチャンバ２の外部へ搬出された後、或いは、成膜処
理が行われていない時にクリーニングガスとして使用さ
れるＮＦ₃ガスの供給源である。また、ガス供給ライン
２０には、リアクターキャビティ１８に供給される各ガ
スの量を制御する質量流量コントローラ２１が設けられ
ている。

【００２８】またさらに、ドーム５には、コイル１３
ａ，１３ｂ（それぞれサイドコイル及びトップコイル）
が取り付けられている。各コイル１３ａ，１３ｂは、そ
れぞれＲＦジェネレータ１４ａ，１４ｂに接続されてお
り、これらのＲＦジェネレータ１４ａ，１４ｂからの高
周波電力の印加により、チャンバ２内にプラズマが生成
される。このように、コイル１３ａ，１３ｂ及びＲＦジ
ェネレータ１４ａ，１４ｂからプラズマ形成部が構成さ
れている。

【００２９】また、コイル１３ａ，１３ｂとＲＦジェネ
レータ１４ａ，１４ｂとの間には、ＲＦジェネレータ１
４ａ，１４ｂの出力インピーダンスをコイル１３ａ，１
３ｂに整合させるマッチングネットワーク１５ａ，１５
ｂが設けられている。さらに、静電チャック４は、マッ
チングネットワーク１５ｃを介してＲＦジェネレータ１
４ｃに接続されている。このＲＦジェネレータ１４ｃは
バイアス用であり、ＲＦジェネレータ１４ａ，１４ｂに
よって生成されたプラズマ中に生じる成膜ガスのイオン
又はラジカル（以下、まとめて「活性種」という）を、
ウェハＷ表面へ効率よく移送させるためのものである。

【００３０】また、図１では記載を省略したが、図２に
示すように、ＣＶＤ装置１は、ＣＰＵ５１、出力インタ
ーフェイス５２及び入力インターフェイス５３を有する
制御部５０を有している。この制御部５０のＣＰＵ５１
には、出力インターフェイス５２を介してガス供給源１
１ａ〜１１ｃ、直流電源１４ｄ及びＲＦジェネレータ１
４ａ〜１４ｃが接続されている。また、ＣＰＵ５１に
は、入力インターフェイス５３を介して、例えば、キー
ボードや、磁気情報を読み取るデータリーダー、或い
は、磁気、光又は光磁気情報を保持かつ出力し得るディ
スク等から成る入力部６０が接続されている。

【００３１】この入力部６０からは、ガス供給源１１ａ
〜１１ｃ、直流電源１４ｄ及びＲＦジェネレータ１４ａ
〜１４ｃの運転（ＯＮ／ＯＦＦ）、出力調節、動作シー
ケンス等に関する情報信号が入力インターフェイス５３
へ出力され、ＣＰＵ５１に伝送されるようになってい
る。ＣＰＵ５１は、入力されたこれらの情報値、動作シ
ーケンス等に基づいた制御信号を随時出力する。この制
御信号は、出力インターフェイス５２を通してガス供給
源１１ａ〜１１ｃ、直流電源１４ｄ及びＲＦジェネレー
タ１４ａ〜１４ｃに伝送される。その結果、チャンバ２
内のプラズマの密度が所望の時刻又は時間に所望の値と
なるように調節される。

【００３２】このように構成されたＣＶＤ装置１を用い
た本発明のプラズマ処理方法による成膜方法の好適な実
施形態を、図３及び図４を参照して以下に説明する。図
３は、ＣＶＤ装置１の主要部の動作を時系列的に示す
図、すなわち本発明によるプラズマ処理方法を用いた本
発明の成膜方法に係る一実施形態のタイミングチャート
であり、図４は、そのフローチャートである。ここで
は、ウェハＷ上にＳｉＯ₂膜を形成させる成膜方法につ
いて説明する。この成膜処理における装置の運転動作及
びそのシーケンスは制御部５０により制御される。

【００３３】まず、ＣＶＤ装置１を準備する（準備工
程）。処理を開始（ステップＳ０）し、ウェハＷを導入
口２ａからチャンバ２内に導入し支持部材３上に載置し
て収容する（ステップＳ１；基体収容工程）。次に、ゲ
ートバルブ２４を開き、ターボスロットルバルブ２３を
所定の角度で開いた状態で、ドライポンプ２８及びター
ボ分子ポンプ２５によりチャンバ２内を減圧する（ステ
ップＳ２）。チャンバ２内が所定の圧力となった後、時
刻ｔ１においてガス供給源１１ｃのＡｒガスをガス導入
口８ａ，８ｂからチャンバ２内に供給する（ステップＳ
３）。チャンバ２内の圧力が所定値になった時刻ｔ２に
おいて、ガス供給源１１ｂのＯ₂ガスをガス導入口８
ａ，８ｂからチャンバ２内に供給する（ステップＳ
４）。

【００３４】次いで、時刻ｔ３，ｔ４において、それぞ
れＲＦジェネレータ１４ｂ，１４ａからコイル１３ｂ，
１３ａにこの順で高周波電力を印加し、チャンバ２内に
プラズマを発生せしめる（ステップＳ５，Ｓ６；プラズ
マ形成工程）。このとき、ウェハＷはプラズマによって
加熱される（暖められる）。さらに、時刻ｔ５において
直流電源１４ｄをオンにし、静電チャック４を介して直
流電圧（ＤＣバイアス；例えば＋９００Ｖ）をウェハＷ
に印加して静電チャックをＯＮにする（ステップＳ７；
電圧印加工程）。これにより、ウェハＷがプラズマシー
スに対して所定の電位となるように帯電する。なお、図
３に示す直流電源１４ｄのタイムチャートを示す線は、
ウェハＷの電位の絶対値を模式的に示すものでもある。

【００３５】続いて、ガス供給源１１ａのＳｉＨ₄ガス
をガス導入口８ａ，８ｂからチャンバ２内に供給する
（ステップＳ８）。このように、ステップＳ４，Ｓ８か
らガス供給工程が構成される。このとき、ＳｉＨ₄及び
Ｏ₂はプラズマによって活性種となり、所定のプラズマ
密度（第１のプラズマ密度）が達成される。やや遅れて
時刻ｔ７において、ウェハＷの冷却を開始する（ステッ
プＳ９）。そして、ＲＦジェネレータ１４ｃから静電チ
ャック４を介してウェハＷにバイアス用の高周波電力を
印加する（ステップＳ１０）。これにより、ＳｉＨ₄及
びＯ₂の活性種が支持部材３上のウェハＷ側に引き込ま
れ、ウェハＷ上に達し、化学反応によってウェハＷの表
面にＳｉＯ₂膜が形成される（ステップＳ１１；成膜工
程）。

【００３６】所定時間経過後、時刻ｔ１０においてガス
供給源１１ａからのＳｉＨ₄ガスの供給を停止し（ステ
ップＳ１２）、それと同時又は略同時に、ＲＦジェネレ
ータ１４ｃからの高周波電力の印加を停止してバイアス
用ＲＦを休止する（ステップＳ１３）。この時点でウェ
ハＷ上へのＳｉＯ₂膜の成膜が実質的に終了する。次
に、時刻ｔ１１においてウェハＷの冷却を停止する（ス
テップＳ１４）。次いで、時刻ｔ１２において、ＲＦジ
ェネレータ１４ａからコイル１３ａへ印加している高周
波電力の出力を低下させる（ステップＳ１５；第１ステ
ップ、図３中の線Ｅ１参照）。

【００３７】この際には、例えば、ＲＦジェネレータ１
４ａの出力を、チャンバ２の側壁側からのプラズマが維
持される略最小の出力とする。これにより、プラズマの
密度が当初の第１のプラズマ密度よりも小さいプラズマ
密度（第３のプラズマ密度）とされ、且つ、チャンバ２
内における上部及び側部からのプラズマの寄与バランス
が変化する。なお、図３中のＲＦジェネレータ１４ａの
タイムチャートにおける線Ｅ２，Ｃ１，Ｃ２，Ｃ４、及
び、ＲＦジェネレータ１４ｂのタイムチャートにおける
線Ｃ３については後述する。

【００３８】さらに、時刻ｔ１３において、ＲＦジェネ
レータ１４ａからの高周波出力の印加を停止し、実質的
にその出力をゼロとする（ステップＳ１６；第２ステッ
プ）。こうすると、プラズマの密度は、上記の第３のプ
ラズマ密度よりも更に小さいプラズマ密度（第２のプラ
ズマ密度）へと変化し、チャンバ２内における上部及び
側部からのプラズマの寄与バランスが更に変化する。こ
のようにステップＳ１５，Ｓ１６からプラズマ調整工程
が構成される。

【００３９】また、時刻ｔ１３又はその近傍の時刻にお
いて、直流電源１４ｄからのウェハＷへのＤＣバイアス
の印加を停止する（静電チャックオフ；ステップＳ１
７）。これにより、ウェハＷへの電荷の新たな供給は無
くなる。ただし、ウェハＷには電荷が残存しており、場
合によっては徐々に電荷量が減ってウェハＷのプラズマ
シースに対する電位が変化する。

【００４０】次に、時刻ｔ１５（ステップＳ１７の終了
直後）において、リフト機構８によりウェハＷをリフト
アップしてチャンバ２内のプラズマに接触させる。こう
して、ウェハＷから残存電荷を除去する（デチャックリ
リース）（ステップＳ８；電荷除去工程）。次いで、時
刻ｔ１７において、ガス供給源１１ｃからのＡｒガスの
供給を停止し（ステップＳ１９）、それと同時又は略同
時に、ＲＦジェネレータ１４ｂからコイル１３ｂへの高
周波電力の印加を停止する（ステップＳ２０）と共に、
ガス供給源１１ｂからのＯ₂ガスの供給を停止する（ス
テップＳ２１）。これにより、ＲＦジェネレータからの
出力は実質的に無くなってプラズマが消失し、プラズマ
処理としての成膜処理が終了する。次いで、ウェハＷを
チャンバ２内から搬出し（ステップＳ２２；搬出工
程）、一連の成膜処理を終了する（ステップＳ２３）。

【００４１】また、図３中、ＲＦジェネレータ１４ａの
タイムチャートを示す部分に鎖線で示す線Ｅ２は、本発
明によるプラズマ処理方法の他の実施形態におけるＲＦ
ジェネレータ１４ａの調節タイミングを示すものであ
る。つまり、静電チャック４をＯＦＦするステップＳ１
７を実施した後（時刻ｔ１３の後）に、ＲＦジェネレー
タ１４ａの出力を低下（降下）させるステップＳ１５を
実行し、時刻ｔ１４において、ＲＦジェネレータ１４ａ
の出力を停止するステップＳ１６を実施する。なお、他
の装置動作は上述した実施形態と同様であるので、ここ
での説明は省略する。

【００４２】以上説明した構成を有するＣＶＤ装置１及
びそれを用いたプラズマ処理方法並びに成膜方法によれ
ば、成膜処理が終了してからウェハＷの電荷を除去する
前、つまり図３に示す時刻ｔ１２から時刻ｔ１５の前
に、ＲＦジェネレータ１４ａの出力を低下させることに
よってチャンバ２内のプラズマ密度を変化させ、且つ、
チャンバ２内におけるプラズマのバランスを変化させ
る。これにより、従来に比して、成膜処理（プラズマ処
理）プロセスで発生し、ウェハＷに付着するパーティク
ルを有意に且つ十分に低減できる。よって、ウェハＷの
プラズマ処理によって半導体デバイス（半導体装置）等
の基板生産物を生産するときの歩留まりを向上させるこ
とが可能となる。

【００４３】この作用機構の詳細は未だ明らかではない
が、例えば以下のように推定される。すなわち、ウェハ
Ｗが帯電している状態では、ウェハＷはプラズマのシー
ス電位との相対的な関係により決定される電位にある。
このときプラズマ密度を変化させるとチャンバ２内のプ
ラズマの全体的又は局所的なバランスが変動する。これ
により、プラズマの周囲に浮遊しているようなパーティ
クルやパーティクルの原因粒子又は分子とウェハＷとの
静電的な作用により、パーティクル等のウェハＷへの接
近が抑制されると考えられる。また、チャンバ２内が通
常はＴｏｒｒオーダーに減圧された状態では、内部ガス
又はその化学種によって分子流が形成されており、上記
のような作用が顕著になるとも考えられる。ただし、作
用はこれらに限定されない。

【００４４】また、チャンバ２内にプラズマを生成させ
るＲＦジェネレータ１４ａ，１４ｂのうち、ＲＦジェネ
レータ１４ｂの出力調節を行わず、つまり上述の第２の
プラズマ密度をゼロとせずにプラズマを維持するので、
帯電したウェハＷをプラズマと接触させて電荷を簡易に
除去できる。よって、成膜処理における操作性が低下す
ることを防止できる。しかも、二つのＲＦジェネレータ
のうち一方のみ出力調整するので、プラズマの維持が平
易となる。さらに、本実施形態の成膜方法では、プラズ
マ密度の調整（低下）を二段階で行うので、パーティク
ルの低減効果を更に向上できる（後述する実施例参
照）。よって、ウェハＷのプラズマ処理によって生産さ
れる半導体デバイス等の歩留まりを一層向上できる。

【００４５】なお、上述したプラズマ処理方法の各実施
形態においては、ＲＦジェネレータ１４ａの出力を調節
する代りに、ＲＦジェネレータ１４ｂの出力を調節して
もよく、両者の出力を調節しても構わない。両者の出力
を変化させれば、チャンバ内のプラズマの局所的又は全
体的なバランスの微調整を行い得る。したがって、所望
のプラズマ調整条件を実現し易い。また、ＲＦジェネレ
ータ１４ａの出力を二段階で低下させずに、一段階で降
下させて出力を停止させてもよい。さらに、図３に示す
タイムチャートにおいて、時刻ｔ１３から時刻ｔ１５の
間（時刻ｔ１５を含まない）に、ＲＦジェネレータ１４
ａ，１４ｂからの高周波電力の出力を両方停止しても構
わない。

【００４６】

【実施例】以下、本発明に係る具体的な実施例について
説明するが、本発明はこれらに限定されるものではな
い。

【００４７】〈実施例１〉図１に示すＣＶＤ装置１を用
い、以下のプラズマ処理条件及び図３に示すタイムチャ
ートに従って、シリコンから成るウェハＷ上にＳｉＯ₂
膜を成膜した。なお、ＲＦジェネレータ１４ａが図３中
の線Ｅ１で示すタイムシーケンスで動作するように、制
御部５０のＣＰＵ５１に動作プログラムを入力しＣＶＤ
装置１を制御した。・ウェハＷ：直径８インチ・ＲＦジェネレータ１４ａ（Side）：最大出力2000W、
周波数２MHz ・ＲＦジェネレータ１４ｂ（Top）：最大出力1000W、周
波数２MHz ・ＲＦジェネレータ１４ｃ（Bias）：最大出力０W、周
波数13.56MHz ・ウェハＷへの印加直流電圧：＋900Ｖバイアス用のＲＦジェネレータ１４ｃをＯＦＦ（ステッ
プＳ１４）した後のＲＦ出力条件の変化を表１に示す。

【００４８】〈実施例２〉ＲＦジェネレータ１４ａを図
３中の線Ｅ２で示すタイムシーケンスで動作させたこと
以外は実施例１と同様にしてウェハＷへＳｉＯ₂膜を成
膜した。バイアス用のＲＦジェネレータ１４ｃをＯＦＦ
（ステップＳ１４）した後のＲＦ出力条件の変化を表１
に示す。

【００４９】〈比較例１〉ＲＦジェネレータ１４ａを図
３中の線Ｃ１で示すタイムシーケンスで動作させたこ
と、すなわち、ウェハＷから電荷を除去した後（時刻ｔ
１５より後）に、ＲＦジェネレータ１４ａの出力を低下
させるステップＳ１５を実行し、時刻ｔ１６においてＲ
Ｆジェネレータ１４ａの出力を停止するステップＳ１６
を実施したこと以外は、実施例１と同様にしてウェハＷ
へＳｉＯ₂膜を成膜した。バイアス用のＲＦジェネレー
タ１４ｃをＯＦＦ（ステップＳ１４）した後のＲＦ出力
条件の変化を表１に示す。

【００５０】〈比較例２〉ＲＦジェネレータ１４ａを図
３中の線Ｃ２で示すタイムシーケンスで動作させたこ
と、すなわち、ＲＦジェネレータ１４ａの出力を低下さ
せるステップＳ１５を実行せず、時刻ｔ１６においてＲ
Ｆジェネレータ１４ａの出力を停止するステップＳ１６
を実施したこと以外は、実施例１と同様にしてウェハＷ
へＳｉＯ₂膜を成膜した。バイアス用のＲＦジェネレー
タ１４ｃをＯＦＦ（ステップＳ１４）した後のＲＦ出力
条件の変化を表１に示す。

【００５１】〈比較例３〉ＲＦジェネレータ１４ａを図
３中の線Ｃ４で示すタイムシーケンスで動作させ且つＲ
Ｆジェネレータ１４ｂを図３中の線Ｃ３で示すタイムシ
ーケンスで動作させたこと、すなわちＲＦジェネレータ
１４ａの代りにＲＦジェネレータ１４ｂの出力を停止す
ることによりステップＳ１６を実施したこと以外は、比
較例２と同様にしてウェハＷへＳｉＯ₂膜を成膜した。
バイアス用のＲＦジェネレータ１４ｃをＯＦＦ（ステッ
プＳ１４）した後のＲＦ出力条件の変化を表１に示す。

【００５２】〈比較例４〉ＲＦジェネレータ１４ａを図
３中の線Ｃ４で示すタイムシーケンスで動作させたこ
と、すなわち、ＲＦジェネレータ１４ａの出力を低下さ
せるステップＳ１５を実行せず、ガス供給源１１ｃから
のＡｒガスの供給を停止した時刻ｔ１７においてＲＦジ
ェネレータ１４ａの出力を停止するステップＳ１６を実
施したこと以外は、実施例１と同様にしてウェハＷへＳ
ｉＯ₂膜を成膜した。バイアス用のＲＦジェネレータ１
４ｃをＯＦＦ（ステップＳ１４）した後のＲＦ出力条件
の変化を表１に示す。

【００５３】〈パーティクル測定〉実施例１及び２並び
に比較例１及び２でＳｉＯ₂膜を成膜した各ウェハＷ上
のパーティクル（最小径が０．２μｍを超えるもの）の
数量をテンコール社製サーフスキャン６４００によって
測定した。なお、計測対象面積は、ウェハエッジ３ｍｍ
を環状に除いた部位の面積（９．７×９．７×π≒２９
６ｃｍ²）とし、複数の成膜ウェハに対して測定された
パーティクル数の平均値を算出した。結果を表１に併せ
て示す。

【００５４】

【表１】

【００５５】これらの結果より、本発明による実施例で
成膜したウェハＷ上に認められたパーティクル数は、比
較例の成膜ウェハに認められたものよりも有意に少ない
ことが判明した。これより本発明の有効性が確認され
た。また、実施例１の成膜ウェハのパーティクル数は、
実施例２の成膜ウェハのパーティクル数に比して更に有
意に減少することが判明した。これより、ウェハＷに直
流電圧を印加している状態でプラズマ密度を一旦低下さ
せ、その後でプラズマ密度を更に低下させる処理方法の
優位性が確認された。

【００５６】

【発明の効果】以上説明したように、本発明のプラズマ
処理方法及びプラズマ処理装置並びに成膜方法によれ
ば、プラズマ処理プロセスで発生し得るパーティクルを
十分に低減でき、基体のプラズマ処理によって生産され
る半導体デバイス等の基板生産物の歩留まりを向上でき
る利点がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明によるプラズマ処理装置の好適な一実施
形態を示す概略断面図である。

【図２】本発明によるプラズマ処理装置の好適な一実施
形態の構成を示すブロック図である。

【図３】図１に示すＣＶＤ装置の主要部の動作を時系列
的に示す図、すなわち本発明によるプラズマ処理方法を
用いた本発明の成膜方法に係る一実施形態のタイミング
チャートである。

【図４】本発明によるプラズマ処理方法を用いた本発明
の成膜方法の一実施形態を示すフローチャートである。

【符号の説明】

１…ＣＶＤ装置（プラズマ処理装置）、２…チャンバ、
４…静電チャック（電圧印加部）、８…リフト機構（電
荷除去部）、１１ａ，１１ｂ…ガス供給源（ガス供給
部）、１３ａ，１３ｂ…コイル（プラズマ形成部）、１
４ａ，１４ｂ…ＲＦジェネレータ（プラズマ形成部）、
１４ｄ…直流電源（電圧印加部）、１０ａ，１０ｂ…ガ
ス供給ライン（ガス供給部）、５０…制御部、Ｗ…ウェ
ハ（基体）。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者太田殖千葉県成田市新泉14−３野毛平工業団地内アプライドマテリアルズジャパン株式会社内 (72)発明者小関勝成千葉県成田市新泉14−３野毛平工業団地内アプライドマテリアルズジャパン株式会社内Ｆターム(参考） 4K030 AA06 AA14 BA44 DA06 FA01 FA04 JA20 KA15 KA20 5F045 AA08 AB32 AC01 AC11 AC16 BB15 EH11 EH19 EH20

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】基体をプラズマによって処理するプラズ
マ処理方法であって、チャンバ内に前記基体を収容する基体収容工程と、前記チャンバ内に所定のガスを供給するガス供給工程
と、前記チャンバ内にプラズマを生成せしめるプラズマ形成
工程と、前記基体に直流電圧を印加する電圧印加工程と、前記電圧印加工程を実施した後に、前記基体に残存する
電荷を該基体から除去する電荷除去工程と、前記電圧印加工程の実施中において前記ガス供給工程を
終了した時点から前記電荷除去工程を実施する前に、前
記プラズマの密度を、所定の第１のプラズマ密度から該
第１のプラズマ密度よりも小さい第２のプラズマ密度へ
と変化させるプラズマ調整工程と、を備えることを特徴
とするプラズマ処理方法。
【請求項２】前記プラズマ調整工程は、前記電圧印加工程を実施している時に、前記プラズマの
密度を、前記第１のプラズマ密度から、該第１のプラズ
マ密度よりも小さく且つ前記第２のプラズマ密度よりも
大きい第３のプラズマ密度へと変化させる第１ステップ
と、前記第１ステップを実施した後に、前記プラズマの密度
を、前記第３のプラズマ密度から前記第２のプラズマ密
度へと変化させる第２ステップと、を有することを特徴
とする請求項１記載のプラズマ処理方法。
【請求項３】前記プラズマ形成工程においては、前記
チャンバ内に高周波電力を印加する複数のプラズマ形成
部を用いて該チャンバ内に前記プラズマを生成せしめ、前記プラズマ調整工程においては、前記複数のプラズマ
形成部のうち少なくとも一つの出力を変化させて前記プ
ラズマの密度を変化させる、ことを特徴とする請求項２
記載のプラズマ処理方法。
【請求項４】前記チャンバとして、前記複数のプラズ
マ形成部が設けられた高密度プラズマ式チャンバを用い
る、ことを特徴とする請求項３記載のプラズマ処理方
法。
【請求項５】基体をプラズマによって処理するプラズ
マ処理装置であって、前記基体が収容されるチャンバと、前記チャンバ内に所定のガスを供給するガス供給部と、前記チャンバ内に高周波電力を印加して該チャンバ内に
プラズマを生成させるプラズマ形成部と、前記基体に直流電圧を印加することが可能な電圧印加部
と、前記基体に残存する電荷を除去する電荷除去部と、前記プラズマ形成部に接続されており、前記プラズマの
密度が所定の値となるように前記プラズマ形成部からの
高周波電力の出力を調節する制御部と、を備えることを
特徴とするプラズマ処理装置。
【請求項６】当該プラズマ処理装置は、前記プラズマ
形成部を複数有しており、前記制御部は、前記複数のプラズマ形成部のうち少なく
とも一つの高周波電力の出力を調節するものである、こ
とを特徴とする請求項５記載のプラズマ処理装置。
【請求項７】基体が収容されるチャンバと、該チャン
バ内に所定のガスを供給するガス供給部と、該チャンバ
内に高周波電力を印加して該チャンバ内にプラズマを生
成させるプラズマ形成部とを備えるプラズマ処理装置を
準備する準備工程と、前記チャンバ内に前記基体を収容する基体収容工程と、前記チャンバ内に前記所定のガスを供給するガス供給工
程と、前記チャンバ内に高周波電力を印加して該チャンバ内に
プラズマを生成せしめるプラズマ形成工程と、前記基体に直流電圧を印加する電圧印加工程と、前記プラズマによって生じた前記ガス由来の活性種を前
記基体上に供給して該基体上に膜を形成せしめる成膜工
程と、前記電圧印加工程を実施した後に、前記基体に残存する
電荷を該基体から除去する電荷除去工程と、前記電圧印加工程の実施中において前記ガス供給工程を
終了した時点から前記電荷除去工程を実施する前に、前
記プラズマの密度を、所定の第１のプラズマ密度から、
該第１のプラズマ密度よりも小さい第２のプラズマ密度
へと変化させるプラズマ調整工程と、前記膜が形成された基体を前記チャンバの外部へ搬出す
る搬出工程と、を備えることを特徴とする成膜方法。